Reconocimiento de colores con Pixy


En efecto, si no tenemos demasiado tiempo  para experimentar con algoritmos de reconocimiento de imágenes con opencv o similares ,por ejemplo para integrar  la visión artificial en un robot que siga una linea, hay un producto llamado   Pixy2    que puede hacer todo eso y mas. Además, esta segunda version,  es más rápida, más pequeña y más potente que el Pixy original, agregando algoritmos de seguimiento / seguimiento de línea, así como otras características  (de  hecho la velocidad de procesamiento  en tiempo real   se ha mejorado en 60 fotogramas por segundo)

Como  puede  suponer  Pixy2  incorpora una cámara  y  una fuente de luz , y con todo  este hw puede detectar líneas, intersecciones y pequeños códigos de barras, diseñados para robots que siguen líneas.

Precisamente  por la utilidad de integrarlo en pequeños robots ,se han agregado algoritmos de seguimiento a la detección de objetos basada en color. Ademas tampoco descuidan su conexión con otras placas pues proporcionan bibliotecas mejoradas y simplificadas para Arduino, Raspberry Pi.

Veamos a continuación   mas detalles sobre esta interesante  placa

 

Hablamos de una placa  bastante pequeña(de unos 8x7cm) ,  tanto que incluso se puede conectar varios Pixy2 a un microcontrolador pues  Pixy2 es más pequeño, más rápido y más potente que el Pixy original. 

Este sistema de visión inteligente plug-and-play para Arduino-compatibles, Raspberry Pi u otros microcontroladores / sistemas de computadora.

 Al igual que su predecesor, Pixy2 puede aprender a detectar objetos que le enseñe, simplemente presionando un botón. Además, Pixy2  implementa nuevos algoritmos que detectan y rastrean las líneas para su uso con robots de seguimiento de línea (  incluso con  los nuevos algoritmos también pueden detectar intersecciones y “señales de tráfico”.)

 

Aunque la nueva cámara puede funcionar hasta 60 fps, se  ejecuta aproximadamente la mitad de esa velocidad y existen múltiples opciones para el ajuste fino del reconocimiento de objetos, todo  ello  para  mejorar la precisión   el reconocimiento de imágenes   ya que la cámara no esta diseñada para la grabación de imágenes pero si  pasará el centro X, Y, y el ancho, la altura de un objeto, y lo hace muy bien.

La nueva version  Pixy2  lleva  modo de seguimiento de línea y fuente de luz LED integrada simplificando  su programación recibiendo solo los objetos que le interesan.

Se puede utilizar el controlador que desee pues incluye bibliotecas de software para Arduino, Raspberry Pi y BeagleBone Black.

Si lo conectamos a  un pc, podemos instalar la utilidad de configuración (se ejecuta en Windows, MacOS y Linux) asi como el sw  Pixy2 CMUCam5, un sensor de imagen para su microcontrolador que puede enseñarle qué buscar.También es una gran mejora con respecto a las versiones anteriores de Pixy CMUCam, que agrega una mayor flexibilidad cuando se trata de cambios de iluminación y exposición. También puede recordar siete firmas de colores diferentes, encuentre cientos de objetos en a visión del robot es fácil: presione el botón para enseñarle a Pixy2 un objeto

Por ello el   Pixy2   es un sensor de imagen con un potente procesador que puede programar para enviar solo la información que está buscando para que su microcontrolador no se vea abrumado por los datos  ya que Pixy2 exporta su información en una variedad de formas útiles (UART serie, SPI, I2C, salida digital o salida analógica) para que su microcontrolador o microcomputadora pueda comunicarse fácilmente mientras realiza otras tareas.

Las coordenadas  enviadas  desde   Pixy2  pueden decirle a su robot qué hacer, como girar a la izquierda, girar a la derecha, disminuir la velocidad, etc. Y Pixy2 hace todo esto a 60 cuadros por segundo, para que su robot también pueda ser rápido. Pixy2 utiliza el tono y la saturación como su principal medio de detección de imágenes, en lugar del RGB normal. Esto significa que la iluminación o la exposición no afectarán la detección de Pixy2 de un elemento, lo cual es un problema frustrante con muchos sensores de imagen. .

 

 

Vamos  a ver un ejemplo publicado en instructables.com  de un interesante  robot seguidor que implementa  esta tecnologia  creado  por chaabani houssem 

Necesitaremos  al menos los  siguientes componentes:

  • 1 Arduino mega (o en su defecto un Arduno uno o Arduino nano … )
  • Pixy2  
  • 2 motores  paso  a paso
  • 2 ruedas y sus engranajes 
  • Un l293d
  • Una batería de  9v  (o   cualquiera que pueda reciclar 

 

Podemos  enseñar cualquier objeto a pixy a través de este enlace:

http: //cmucam.org/projects/cmucam5/wiki/Teach_Pixy …

Para controlar  los dos motores usaremos un famoso controlador , el CI   l293d

Este circuito integrado     de 16 pines ofrece los siguintes carasterciticas: 

  • Capacidad del canal: 600 mA de corriente de salida / canal.
  • Sistema de activación.
  • Pico de salida de corriente: 1,2 A / canal (no repetitivo).
  • Protección contra sobretemperatura.
  • Entrada lógica “0” a 1,5 V (alta inmunidad al ruido).

Picture of Build the Robot

Conectemos  los pines del L293D   a un  Arduino   de la siguiente manera :

  • Pin  1 al pin Arduino 2.
  • Pin 2 al pin 3 de Arduino.
  • Entrada 3 al pin 4 de Arduino.
  • Entrada 4 al pin Aduino 5.

Con estas conexiones ya  se puede probar el robot como verificar el avance, probar el giro a la izquierda o  el giro a la derecha y la parada.

Si todo va  bien ahora ya puede agregar pixy, pero para que  funcione el robot  antes tendrá que  programar Arduino  para  que  en función de la  salida de  Pixy2   de las  ordenes oportunas a los motores

Como  ejemplo de código  vamos a ver  una demostracion de como podemos  controlar lso dos motores usando  unicamente la informacion apoportada por Pixy2  

 

//definición de  puertos  que se usaran

int mg2 = 4;

int mg1 = 5;

int md1 = 3;

int md2 = 2;

int enag= 6;

//librerias  externas

#include <Wire.h>

#include <Pixy.h>

//llamada a las primitivas de Pixy

Pixy pixy;




//definición de puertos 

void setup()
{
pinMode(enag, OUTPUT);

pinMode(md1, OUTPUT);

pinMode(md2, OUTPUT);

pinMode(mg1, OUTPUT);

pinMode(mg2, OUTPUT);

//sacamos  por consola de Arduino mensajes de depuración

Serial.begin(9600);

Serial.print("Arrancando...\n");

pixy.init();

}







//comienzo del programa  principal

void loop()
{

static int i = 0;

int j;

uint16_t blocks;

char buf[32];


blocks = pixy.getBlocks();

if (blocks)

{
i++;

// Hacer esto cada 50 cuadros porque si se  supero colapsaria Arduino


if (i%50==0)

{
sprintf(buf, "Detected %d:\n", blocks);
Serial.print(buf);


//bucle for que recorre todos lox bloques enviados por Pixy
for (j=0;  j<blocks;    j++) 

{

sprintf(buf, " block %d: ", j);

Serial.print(buf);  //sacamos las salida por consola

pixy.blocks[j].print();

}


}

if((pixy.blocks[0].x>120)&&(pixy.blocks[0].x<190))
{
go();  //avanzar
}

if((pixy.blocks[0].x<120) && (pixy.blocks[0].x>10))
{

gauche();//girar a derecha

}

if(pixy.blocks[0].x>190)
{

droite();} //girar  a izda
}

else
{

o9if();//hacia atras

}
}






//giro a la derecha
void droite()
{
analogWrite(enag,210);
analogWrite(mg1,0);
analogWrite(mg2,0);
analogWrite(md1,255);
analogWrite(md2,0);
delay(30);
}




//giro a al izda

void gauche()
{
analogWrite(enag,210);
analogWrite(mg1,255);
analogWrite(mg2,0);
analogWrite(md1,0);
analogWrite(md2,0);
delay(30);
}




//hacia atras
void o9if()

{
analogWrite(mg1,0);
analogWrite(mg2,0);
analogWrite(md2,0);
analogWrite(md1,0);
delay(30);
}

//avanzar

void go ()
{
analogWrite(enag,210);
analogWrite(mg1,255);
analogWrite(mg2,0);

analogWrite(md1,255);
analogWrite(md2,0);
delay(30);
}

 

Y   ahora en un vídeo podemos ver el robot   funcionando:

 

En general,   Pixy2   es un excelente sistemas de visión inteligente introductorio  pues  podemos dar seguimiento de objetos a un  robot de manera mucho más fácil que usar un pc de una sola placa con OpenCV (más requisitos de menor potencia) pues se conecta fácilmente a un Arduino Nano o Uno (entre otros sistemas)  gracias  a los ejemplos de código que proporcionan que  ayudan a ponerlo en marcha rápidamente .Ademas es  muy fácil configurarlo utilizando las instrucciones en su sitio web pues hay ejemplos integrados en su software.

 

Como controlar cualquier electrodoméstico con mando vía wifi


Modernamente están apareciendo muchos electrodomésticos convencionales como equipos de Aire  Acondicionado , Robots de limpieza , Persianas eléctricas , TV , etc con la opción de poderlos controlar  a distancia gracias  a la  conectividad  WIFI ,lo cual puede ser muy interesante  para configurarlos , programarlos o activarlos no solo desde casa, sino incluso fuera de esta  , y con ello mejorar nuestra calidad  de vida  . El punto  negativo es que en la mayoría de los casos   incrementa  sustancialmente el precio  desgraciadamente frente a los  equipos convencionales que no cuentan  con  dicho control y ademas  si contamos con equipos instalados operativos  pero sin esa funcionalidad de control por wifi   , no es una razón de peso para desechar estos¿no?. 

Asimismo ,como sin duda el lector conocerá, cada día  son mas frecuentes los asistentes de voz  como Alexa de Amazon , Google Home o el propio novedoso Aura de Movistar , todos ellos que poco podrán hacer sobre dichos  equipos  a controlar, si no disponen de los  módulos de control  correspondientes. Por ejemplo   con un Amazon Echo Dot o un Google Home Mini  si quiere enseñarle a encender el aparato de Aire Acondicionado  antes de llegar a casa o encender la TV   cuando olvida el mando a distancia lejos del sofá  no podrá hacerlo fácilmente   directamente  pues estos equipos no están preparados par ser controlados por dichos asistentes ,  pero no se alarme, porque   en efecto  no hace falta invertir una gran suma de dinero en cambiar dicho aparato , pues nos bastara ,  si este equipo es controlable   por infrarrojos o RF , de  instalar  un control remoto de luz infrarroja compatible con Alexa o Google Home  que haga las veces de “puente” entre ambos mundos.

Como opción interesante para controlar nuestros dispositivos en el salón destaca el Broadlink RM mini3, un pequeño dispositivo  que  puede controlar sin limitaciones  a  todos los dispositivos y dispositivos controlados con mandos a distancia por infrarrojos  o  que  emiten radiofrecuencia  en las frecuencias de 433 Mhz y 315 Mhz en toda la casa. ( excepto si el código es variable, Broadlink Rm Pro no puede admitirlo) 

 El BroadLink en cuestión tiene el tamaño de un vaso de chupito   contando con  varios leds de infrarojos  repartidos en la cabeza en forma 360° , que hacen que su área de actuación sea muy buena, por ejemplo  para encender el aire acondicionado antes de llegar a casa o para simular presencia encendiendo la tele  gracias a  una app específica para Europa (Intelligent Home Center For EU  , la cual se rige por el Reglamento General de Protección de Datos de la Unión Europea, famoso por ser estricto con el manejo de datos personales).

 

 Con este tipo de dispositivo podremos reemplazar  todos los controles remotos  por  su teléfono inteligente, pues cuenta con soporte para más de 80,000 dispositivos controlados por infrarrojos como aire acondicionado, TV, DVD, PVR, CD, SAT, aire acondicionado, persianas eléctricas, lámparas, purificadores, WiFi, reproductores BluRay, proyectores , Unidades de CA, salidas de RF, ventiladores y mucho más.

Aunque se ha comentado alguna  vez en este blog ,para saber si un mando es IR o RF, enfoque con la cámara del móvil a la punta del mando que controle ese dispositivo y pulse un botón: si en la pantalla del móvil  se ve un destello de  luz azul/blanca, es IR ( si no se ve nada, es de RF).

 

 

Los pasos a seguir para la instalación del el Broadlink RM mini3,  son realmente  muy sencillos:

  1. Instalar la app en el móvil ( esta disponible tanto para Android  como para  iOS)
  2. Enchufarle  una conexión de 5v  por el conector micro-USB ( no esta incluido el adaptador )                                                                                     ,
  3. Abriremos la   app   (esta disponible tanto para Android  como para  iOS)  y vincularemos el  Broadlink RM mini3,por  bluetooth a nuestro terminal                                                                       .
  4. Tendremos que conectar  el  Broadlink RM mini3 a nuestra red wifi añadiendo las credenciales  de nuestra red. Este modelo solo es compatible con redes de 2,4 GHz, pero no 5G  y la  contraseña de Wifi debe ser de  menos de 32 bytes, sin espacios y símbolos especiales, solo con alfabeto y número,
  5. Seguidamente añadiremos el  dispositivo a controlar  para lo cual elegiremos el  tipo de dispositivo, buscando  este modelo en la base de datos   que ofrece la propia aplicación  
  6. Probaremos  si funciona el control remoto desde la propia app , pero  si no funciona , cambiaremos  de modelo  hasta que reaccione)
  7. Si el control remoto no reconoce el dispositivo, puede copiar la señal del mando a distancia manualmente (pero los dispositivos que no están en la base de datos de BroadLink no son compatibles con los asistentes de voz)
  8. Repetiremos el proceso  para  todos los dispositivos controlados por infrarrojo que el BroadLink RM mini 3 tenga a su alcance  como puede ser los equipos de  aire acondicionado, televisores, equipos de música,lectores de dvd o blueray , descodificadores  de televisión de pago ,  barra de sonido, robot aspirador, reproductor multimedia, persianas eléctricas, etc..
  9. .El siguiente paso es configurar escenas que luego usaremos como comandos de Alexa o Google Home. Por  ejemplo para el televisor podemos tener varias  escenas para “encender la television”  o apagar la televisión  o incluso subir o bajar el volumen   o para el equipo de aire acondicionado  por ejemplo podemos tener una escena “calienta la casa” que sube la temperatura a 26 ºC y otra  escena “enfría la casa” que baja la temperatura a 18 ºC.
  10. El último paso es conectar la app de BroadLink con el altavoz inteligente. Hay un manual de instrucciones en el menú Más > Añadir servicio de voz, pero en resumen tenemos que abrir la aplicación Alexa o Google Home en el móvil e instalar la skill o servicio correspondiente. El asistente reconocerá automáticamente los nuevos dispositivos y sus comandos o escenas. Llegados a este punto  ya podrá decir “enciende el aire acondicionado”, “pon el aire acondicionado en modo calefacción” o “enfría la casa” para que el altavoz inteligente se comunique con el control remoto y este, a su vez, envíe la orden al aire acondicionado. También puedes decir “enciende la tele”, “silencia la tele” o “pon La Sexta” para que el control remoto envíe esas órdenes al televisor, aunque no sea una Smart TV ni nada parecido.
  11. Si puede  añadir un nivel de complejidad, creando rutinas desde las apps de Alexa y Google Home para encender las luces del salón de un color determinado cuando ponga el fútbol, conectar  la calefacción todos los días a una hora determinada o apagar el equipo de música cuando enciende la tele. 

 

Conclusiones 

Puede ser interesante para poder manejar la tele, aire acondicionado, bomba de calor y decodificador con el móvil pero sobre todo mediante un asistente de voz como  Google Home o Alexa 

Si nos remitimos al móvil , gracias a este dispositivo se pueden manejar multitud de aparatos sin problemas, configurarse  estos  fácilmente desde la aplicación y enseguida se pueden usar todos, desde casa o fuera de ella ( eso si sólo aquellos que usen infrarrojos  no Radiofrecuencia)

La app ademas permite poner temporizadores para que automáticamente la aplicación ejecute la función del aparato que se desee, en una hora o día concreto, o cada cierto tiempo. También existen los ambientes, que permiten ejecutar varios pasos automáticamente que nosotros indiquemos, de uno o varios aparatos, con un solo click. 

La pega viene con su compatibilidad con Google Home ya que no es del todo correcta. Para el RM Mini3 hay dos app, versión global y europea, que se usan igual para configurar los mandos, pero con la primera de ellas, Google Home no integra ni detecta los dispositivos, sólo los ambientes, y no los ejecuta bien. Con la otra, la europea, Google Home integra los dispositivos, pero solo las de tipo lámpara y tipo aire acondicionado, no las TV ni otros aparatos personalizados.

Respecto a Alexa , aunque la configuración a través de ambientes , escenas y rutinas se hace ardua y repetitiva una vez conseguida el funcionamiento es perfecto. Puedes controlar todo aparato que use infrarojos  que tenga en la misma habitación, y la función de aprendizaje de botones te facilita muchas tareas, así como las funciones pre-configuradas que otros usuarios ya han colgado en el servidor.  Es   un aparato imprescindible en dúo con Alexa.

En el siguiente video podemos ver un ejemplo de integración de Alexa con el Broadlink RM mini3,

Por cierto este  puente  de infrarrojos con wifi   se puede comprar  en Amazon por unos 24,99,   pero tenga cuidado porque hay otros modelos de Broadlink  algo mas económicos que no son controlables por asistentes de voz como Alexa o Google Home.Si necesita controlar aparatos que vayan por radiofrecuencia en lugar de infrarrojos necesitarás su hermano mayor…. El pro

 

Proyecto de navidad: construya un piano con teclas de frutas


No espere poder realizar una sonata para piano de Beethoven en este proyecto , pero  hoy vamos a cambiar de registro  en cuanto los contenidos que compartimos en este blog ,   enfocándonos en  un proyecto  muy sencillo  pensado sobre  para que los mas pequeños aprendan electrónica  y programación de un modo divertido   usando la excusa   del  las frutas para activar 8 notas  ¡y, no se preocupe si no tiene plátanos en este momento también  debería funcionar con cualquier fruta o verdura !.


El fundamento del circuito es a realmente  sencillo  pues basta  conectar a  cada fruta con una resistencia de 2,2 Mohmios ( o similar ) a una entrada analógica diferente y usar una referencia de GND como polo común    y con esto ya tenemos  junto con cualquier Arduino los fundamentos para hacer el piano frutal pues la electricidad  fluyera cuando toquemos la fruta para cerrar el circuito y, cuando lo haga, lo leeremos desde  una  Placa Arduino  pudiendo desencadenar un evento  que en este caso, sera  reproducir una nota  que sacáramos por un pin digital

Es decir cuando , usando un  pin digital de  Arduino configurado como entrada, si lo conectamos  a  un objeto con cierta resistencia , esto hará que la resistencia entre esta  y masa se desplace hacia GND (es decir a 0 V) porque el circuito está completo , el programa  leerá ese valor binario ( es decir un cero lógico)  y este evento provocara   que  Arduino reproduzca  una nota.

Para hacer el piano  de frutas  necesitará:

  • Una placa Arduino, puede usar Arduino  UNO pero también puede usar cualquier placa compatible  procedente del mercado oriental .
  • Ocho  resistencias de alto valor  de  2,2 Mega ohmios, aunque  debería funcionar con cualquier valor  entre 1 Mega-ohmios  y 10 Mega-ohmios . Si no tiene  estos valores también puede asociar varias en serie o en paralelo  hasta obtener  valores parecidos (al usar 8 entradas al menos necesitaremos pues 8 resistencias)
  • Una resistencia de 220 ohmios para no proteger  el altavoz ,( si es un altavoz de 1W  o mas puede  prescindir de esta).
  • Un altavoz de 8 ohmios.
  •  Idealmente una placa de prueba para  conectar fácilmente los cables y las resistencias al Arduino.
  • Cables rígidos  para las conexiones.
  • !Su fruta o verdura favorita!( cuanto mas agua tenga mejores resultados obtendremos)

En cuanto al circuito , vamos a usar un Arduino Uno  configurando los pines digitales 2,3,4,5,6,7 y 8, como entradas digitales  y el pin digital 12 como salida digital.  También se puede usar cualquier placa compatible  con Arduino  procedente del mercado oriental y por supuesto también   una placa  Netduino en  todas sus variantes ( tendra que adaptar el sw)

El circuito es  muy sencillo  pues  consintiendo básicamente   en   8  entradas      y una   salida.   A las entradas digitales conectaremos 8  resistencias de pull-up de 2,2 Meg Ohm entres estas y VCC(+5V), conexión esta ultima que obtendremos directamente de la propia placa de Arduino. Como se puede deducir,  estas  entradas digitales se conectan   a  una fruta  clavando el hilo en esta . Cuando tocamos esta  fruta ,al estar conectada  a  una entrada de Arduino , llevaremos  a nivel lógico BAJO etas   al conectar  a tierra cada fruta  que a su vez esta  conectada a cada entrada digital.

El circuito se complementa con una resistencia de  220 ohmios, conectada desde el pin 12 a un altavoz de 8 ohmios. Esta resistencia perfectamente se puede suprimir si conecta directamente un altavoz  y no un amplificador   

En cuanto al sketh o programa para nuestro Arduino vamos a usar el ejemplo de E.Ballew escrito en Junio de 2018 que toma prestados  las librerías de tono de Tom Igoe (puede ver mas  ejemplos  en http://arduino.cc/en/Tutorial/Tone ) utilizando  sus archivos pitches.h  con una  clausula  include     para las frecuencias de las notas.

Este código implementa una sola octava de un piano simple, es decir solo reproduce  8 sonidos diferentes .

En primer lugar en el bloque Setup  se definen los pines de entradas digitales  asi como sus correspondientes notas para lo cual se define una matriz  unidimensional llamada  digInput   

int digInput[] = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };

También se define  cual va a ser el pin digital que va a usarse como salida  para conectar el altavoz ( el pin 12)

int toneOut = 12;

Definida el array  de los pines digitales  que usaremos como entrada digital  y la variable para el pin digital de salida    simplemente  toca asignar esta como entradas   mediante la clausula  pinMode(xx INPUT )  recorriendo el array  con un  bucle for  . También para  terminar definiremos  la salida  con la clausula pinMode(yy, OUTPUT);  resultando el siguiente código:

void setup() { ;

 for (int i = 0; i < numKeys; i++)

{ pinMode(digInput[i], INPUT);

}

pinMode(toneOut, OUTPUT); }


En cuanto al   bucle principal  leemos  mediante bucle el estado de las 8 teclas de frutas mediante la instrucción sensorVal = digitalRead(digInput[j])    ,  de modo   que si detectamos un nivel bajo   reproducimos la nota asociadas a  esa tecla  mediante la instrucción  tone(toneOut, myNote[j]); 

Asimismo  debemos  evitar  falso sonidos  para lo cual  incrementaremos la variable kepressed ,que inicializamos a cero en cada pasada del bucle para  silenciar el altavoz en cuanto sepamos que no se ha pulsado ninguna fruta  

int keypressed = 0;

……

if (sensorVal == LOW)

{ ++keypressed;

// increment keypressed

digitalWrite(13, HIGH);

tone(toneOut, myNote[j]);

}

if (keypressed == 0) { noTone(toneOut); }


También  a  efectos de depuración   realizamos un retardo entre cada interacción de 250ms  mediante la clausula  delay(250);

Al  bucle principal  ademas   efectos de depuración se añade una salida a de monitor en serie (que deberemos configurar  a 9600  baudios   )  , para probar los 8 niveles lógicos correspondientes   a las 8 entradas binarias .


El código final resultante  de  todas las consideraciones anteriores es el siguiente:

#include "pitches.h"

int numKeys = 8;
int digInput[] = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int myNote[] = { NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_E4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_B4, NOTE_C5 };
int toneOut = 12;

void setup() {
  // arrnacar conexion serie
  Serial.begin(9600);
  // Configurar  pines  digitales como entrada 
  for (int i = 0; i < numKeys; i++) {
    pinMode(digInput[i], INPUT);
  }
  pinMode(toneOut, OUTPUT);
}

void loop() {
  
  int keypressed = 0;
  for (int j = 0; j < numKeys; j++) {
    int sensorVal = digitalRead(digInput[j]);
    String outStr = String("K");
      outStr = String(outStr + j);
      outStr = String(outStr + ": ");
      outStr = String(outStr + sensorVal);
    if (sensorVal == LOW) {
      ++keypressed;  // incrementar keypressed
      digitalWrite(13, HIGH);
      tone(toneOut, myNote[j]);
    }
    //outStr = String(outStr + ":");
    //outStr = String(outStr + keypressed);
    Serial.print(outStr);
    Serial.print("\t");
  }
  Serial.println("");
  if (keypressed == 0) {
    noTone(toneOut);
  }
  delay(250);
}






Fichero pitches.h

/*************************************************
* Public Constants
*************************************************/


#define NOTE_C4 262

#define NOTE_D4 294

#define NOTE_E4 330
#define NOTE_F4 349

#define NOTE_G4 392

#define NOTE_A4 440

#define NOTE_B4 494
#define NOTE_C5 523

Obviamente una vez hayamos depurado el circuito no necesitamos la salida por consola del estado de las entrada binarias , por lo que el programa puede quedar reducido las
siguientes lineas:


#include “pitches.h”

int numKeys = 8;
int digInput[] = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
int myNote[] = { NOTE_C4, NOTE_D4, NOTE_E4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_B4, NOTE_C5 };
int toneOut = 12;

void setup() {
for (int i = 0; i < numKeys; i++) {
pinMode(digInput[i], INPUT);
}
pinMode(toneOut, OUTPUT);
}

void loop() {
int keypressed = 0;
for (int j = 0; j < numKeys; j++) {
int sensorVal = digitalRead(digInput[j]);
if (sensorVal == LOW) {
++keypressed; 
digitalWrite(13, HIGH);
tone(toneOut, myNote[j]);
}
}
if (keypressed == 0) {
noTone(toneOut);
}
delay(250);
}









Por cierto el concepto , aunque sirve para emular un mini órgano también puede servir para emular un miniteclado , un pulsador especial , o cualquir cosa que ncesiste ser activado mediante algo diferente

¿Porqué están tan de moda las FPGA’s?


Realmente  las FPGA’s  o matriz de puertas programables (del inglés field-programmable gate array) no son un invento reciente  pues fueron inventadas ya hace unos años allá por  el año 1984 por Ross Freeman y Bernard Vonderschmitt, co-fundadores de Xilinx.

Esencialmente internamente están formadas por  una enorme matriz  compuesta  por un gran número de pequeños bloques  formados por puertas lógicas y  biestables síncronos  (de hecho del orden de cientos de miles hasta millones de ellas según el  modelo) y justo en la intersección de esos  hay conmutadores digitales   que  son los que precisamente se  configuran  modificando la   matriz de conexiones  para realizar una determinad tarea tal  y como se haría con un circuito digital

Estos bloques individuales están constituidos por elementos lógicos como puertas AND,OR,NOR   que les permiten adoptar distintas funciones de transferencia.

El inter-conexionado de una FPGA  por tanto esta  cero cuando esta  está sin configurar, de modo que necesitamos  habilitar e puentes de  conexiones  en determinadas partes  y en otras deshabilitarlas , función que hacemos mandándoloe  una ráfaga de bits ( o bit stream )

 

Juntos, los distintos bloques, unidos por las conexiones que programamos, hacen que físicamente se constituya un circuito digital, de forma similar a como haríamos en una placa de prototipos (protobard)  con  elementos discretos  por ejemplo de la serie c-mos y con mucho cableado físico   sujeto a errores y poca fiabilidad.

Estos arreglos de matrices con cientos de miles hasta millones   de puertas programables sencillas como AND,OR,NOR   y  biestables , nos dan una gran ventaja a la hora de implementar un circuito lógico pues en vez de invertir en conexiones físicas susceptibles de fallar , es mucho mas eficiente realizarlo  con una FPGA  donde  pueden estar todas estas puertas pero incluidas en un chip pequeño, el cual lo configuraremos  para realizar esas conexiones  programando  las  compuertas para un determinado fin , y cuando ya no sea necesario  es posible reprogramarlo para otro cometido

Como vemos la enorme libertad  en la interjección de dichos bloques confiere a las FPGA una gran flexibilidad y versatilidad que llega hasta tal punto  que incluso  son  capaces de emular microprocesadores  de varios núcleos ( en función del tipo de FPGA)  ,

Hay proyectos de pequeños procesadores que pueden ser configurados en un FPGA. Ejemplos son MicroBlaze y PicoBlaze de Xlinx, Nios y Nios II de Altera, y los procesadores de código abierto LatticeMicro32 y LatticeMicro8.  !Incluso existen proyectos para emular procesadores históricos en FPGA, como el famos procesador del Apollo 11 Guidance Computer que llevo  el hombre a la Luna.

Todo esto pues puede explicar porque se están poniendo de moda pues permiten sobre una misma pastillas realizar diferentes circuitos   que incluso pueden ser actualizados  para mejorar su rendimiento su necesidad de  cambiar el hardware

Un aspecto a destacar  es  dado que su funcionamiento es básicamente cableado permite  velocidades  altisimas de reloj desde Mhz  hasta Ghz, pudiendo hacer procesamiento de señales de alta frecuencia así como construir circuitos muy rápidos por  lo que vemos ninguna de las placas qeu hay en el mercado  como por ejemplo Ardiuino se aproximan a las FPGA’s

Algunos de los principales fabricantes son Xilinx, Altera (comprado por Intel en 2015), MicroSem, Lattice Semiconductor o Atmel, pero  recientemente otros grandes players como Arduino  también han entrado en este lucrativo negocio del hardware  con el modeloMKR Visor  basada en un chip de Intel , el  modelo  Cyclone 10CL016j,

Programación

Los FPGA no se “programan” en el sentido estricto  como estamos familiarizados usando lenguaje como Processing C, C++,  Python,etc  pues  usan   HDL ( Hardware Description Language. ) ,es decir un tipo diferente de lenguaje descriptivo usado también en el diseño de chips y SoC

Para empeorar las cosas una de las claras  desventajas de las FPGA es que estos lenguajes HDL  son especificos  para cada FPGA por lo que  cada fabricante diseña su propia forma de hacer síntesis sobre esta

Los lenguajes HDL tienen una curva de aprendizaje grande debido a que tiene un grado de abstracción muy bajo pues piensese que  describen diseños de circuitos digitales de modo que los fabricantes proporcionan herramientas comerciales para programar sus propios FPGA. Estas herramientas no son gratuitas, o lo son sólo para algunos modelos de FPGA del fabricante y como vemos están unidos a la arquitectura de un único fabricante.

Con el desarrollo de los FPGA han aparecido otros lenguajes que permiten un mayor nivel de abstracción, similar a C, Java, Matlab. ejemplo son System-C, Handel-C, Impulse-C, Forge, entre otros.

Con la evolución en el desarrollo de las FPGA también han aparecido herramientas centradas en la programación gráfica de las FPGA, como LabVIEW FPGA, o el proyecto Open Source IceStudio  desarrollado por Jesús Arroyo Torrens.

Afortunadamente hace unos  años hubo un investigador   proveniente de la docencia llamado   Clifford Wolf que tras un hercúleo trabajo de ingeniería inversa con su proyecto ice storm a lo largo de tres años. que  liberó un modelo de  FPGA de  Lattice Semiconductor (el modelo iCE40 LP/HX 1K/4K/8K, ) publicando en la comunidad Open Hardware  su diseño y método de programación ,  así que  hay buenas noticias sobre esa desventaja que existía de programar  la FPGA’s pues es posible programar algunos modelos con herramientas abiertas

 

El coste

Como hemos visto , los lenguajes con los que se configuran ka FPGA  dificultaban  su uso ,pero tras la liberación del modelo de Lattice  se camina hacia herramientas abiertas asi  que uno  de os grandes escollos que deben superar el coste   pues e todavía las FPGA’s tienen un costo muy elevado sobre los microcontroladores pues un microcontrolador arduino clónico lo podemos conseguir  por menos de 10 € , y lamentablemente  una FPGA  es imposible conseguirla   por ese precio pero poco a poco esto esta cambiando con placas que vamos a ver a continuación

El  precio de  una FPGA  puede estar en el rango de 20 a 80€  como vemos muchísimo más caro que un Arduino Nano (16Mhz) o un STM32 (160Mhz) que podemos comprar por 1.5€, un Node Mcu ESP8266 (160Mhz + WiFi) que podemos comprar por 3.5€ o incluso, son mucho más caros que una Orange Pi (Quad 800 Mhz + WiFi), que podemos encontrar por unos 20€.

 

Placa Arduino MKR Vidor 400

El Arduino MKR Vidor 4000 es una nueva clase de desarrollo que combina el alto rendimiento  y flexibilidad de una FPGA con la facilidad de uso del Arduino en un pequeño factor de forma que es el rasgo distintivo de la familia MKR

Esta placa contiene el microcontrolador SAMD21 de Microchip y un Ciclón 10 FPGA ( de INTEL) y cuenta  con 8 MB SDRAM,  2 Mbyte QSPI Flash (1MB para las aplicaciones de usuario), conector Micro HDMi  de alta definiciónI, conector de la cámara MIPI, Wifi  alimentado por el módulo de U-BLOX NINA W102, la clásica interfaz MKR en que todos los pernos están conducido por SAMD21 y FPGA y un conector Mini-PCI Express con hasta 25 pines programables del usuario.

El FPGA contiene elementos de la lógica de 16K, 504Kbit de RAM integrado y multiplicadores de 18 x 18 bits HW 56 para DSP de alta velocidad; Cada pin puede cambiar a más de 150 MHz y puede ser configurado para funciones tales como UARTs, SPI (Q), alta resolución / alta frecuencia PWM, encoder de cuadratura, I2C, I2S, Sigma Delta DAC, etcetera. A bordo de FPGA puede también utilizarse para alta velocidad operaciones de DSP para el procesamiento de audio y video.

El Arduino MKR Vidor 4000 puede ser programado usando el Software de Arduino (IDE),  y ejecutar tanto online como offline

 

 

 IceZUM Alhambra

La IceZUM Alhambra incluye una FPGA iCE40 del fabricante Lattice Semiconductor, cuyo diseño y método de programación fue liberado por Clifford Wolf tras un hercúleo trabajo de ingeniería inversa a lo largo de tres años.
La placa de desarrollo IceZUM Alhambra se desarrolló originalmente en BQlabs y ha sido diseñada por Eladio Delgado en colaboración con Juan González, siempre con la idea de que pudiera ser utilizada en educación.

La placa se puede adquirir a través del grupo #FPGA-Wars que conforma la comunidad en torno a esta placa  lanzando tiradas cortas conforme los usuarios se van apuntando. De momento tiene un coste de 65 euros, con una calidad excepcional y todos los controles de calidad gracias al trabajo de Eladio Delgado pero es de suponer que cuando se fabrique a mayor escala podrá bajar el precio.(al ser hardware libre… en principio cualquiera puede lanzarse a su fabricación.) Tambiédsiponen una IceZUM Alhambra “peregrina” que se va enviando de unas personas a otras para que la puedan probar( esto esta en el grupo #FPGA-Wars.)

Para modificar las conexiones internas de una FPGA se utilizan lenguajes de descripción hardware. Para la IceZUM Alhambra dado su carácter libre y abierto se utiliza Verilog, lenguaje de descripción hardware abierto y podríamos decir que estándar hoy en día.

Pero la maravilla que seguro ayudará a que estudiantes puedan entender mejor el diseño de circuitos digitales se llama Icestudio,  creación de Jesús Arroyo y que me atrevo a comparar con lo que ha supuesto Scratch a la programación.

Con Icestudio en vez de utilizar código de descripción hardware diseñamos directamente, gráficamente, el circuito combinacional. Es seguro que con Icestudio se podrá introducir a la electrónica digital a alumnos cada vez más jóvenes.

 

icezum alhambra icestudio

BQ patrocinó el proyecto conjunto de la IceZUM Alhambra junto con Icestudio y Apio en sus inicios a lo largo de 2016 y ahora el proyecto avanza gracias a sus creadores con el apoyo de la comunidad gracias a su concepto abierto y colaborativo.

Ejemplo

El proyecto IceStorm es un toolkit (formado por IceStorm Tools + Archne-pnr + Yosys) que permite la creación del bitstream necesario para programar un FPGA iCE40 con herramientas open Source.

El trabajo de Clifford se realizó un IceStick, una placa de desarrollo con un FPGA iCE40, por su bajo coste y pequeñas características técnicas, que permitían el trabajo de ingeniería inversa.

el proyecto IceStorm y el Lattice ICE fue el inicio de una revolución en el campo de las FPGA similar a la que empezó Arduino con los procesadores AVR de Atmel, y que ha permitido poner al alcance de los usuarios domésticos pues el resro de FPGA’s requieren inversiones elevadisimas tanto en hw como en sw.

Para terminar , vamos a  ver un  sencillo ejemplo de como configurar (Programar) un FPGA de forma fácil usando Icestudio (HDL) y la ICE40 icestick de lattice, para configurar una alarma de indencios

 

 

 

Como construir display gigantes


En efecto podemos construir nosotros mismos nuestros propios displays leds  de la medidas que necesitemos  simplemente con Arduino ;Netduino o  Raspberry Pi y por supuesto  un poco de bricolaje

Un dígito led  en realidad esta formado por  7 segmentos  o mas   y es un componente que se utiliza para la representación de caracteres o números en muchos dispositivos   , debido en gran medida a su simplicidad y bajo coste

Aunque externamente difiere considerablemente de un led típico, internamente están constituidos por una serie de leds con unas determinadas conexiones internas, estratégicamente ubicados de tal forma que forme un número ‘8’.

Cada uno de los segmentos que forman la pantalla están marcados con siete primeras letras del alfabeto (‘a’-‘g’), y se montan de forma que permiten activar cada segmento por separado, consiguiendo formar cualquier dígito numérico

Por ejemplo para representar el numero 15 lo conseguiremos , activando los segmentos B y C del primer dígito  y  los segmentos AF,G C y D  para el segundo dígito

 

15

 

Montaje

Ahora que entendemos como funciona un display de 7 segmentos, la idea  es realmente sencilla  pues básicamente  consiste en auto-construirnos  dicho dígito  pensando en los  7 segmentos    de los que lo compone   usando para ellos  7 leds  acoplados a un caja  con    difusores para todos los leds  ¿sencillo verdad ?

Para el montaje  necesitaremos los siguientes elementos:

  • Trozos de cartón
  • Trozos de cartulina
  • 7 LEDs difusa
  • 7 resistencias de 50 ohm
  • Cinta carrocera (usada por los pintores )
  • Pegamento
  • Soporte con Esquema del display
  • Cables
  • Arduino uno
  • Un trozo de papel contacto

Una vez que tengamos el dígito compuesto por 7 los leds lo conectaremos a 7 salidas binarias de Arduino  siguiendo el siguiente esquema de conexiones;

  • PD2  segmento a;
  • PD3 segmento b
  • PD4 segmento c
  • PD5 segmento d
  • PD6 segmento e
  • PD7 segmento f
  • PD8 segmento g

Y para facilitar la gestión del display  también dos pulsadores

  •  PP1
  • PB2

Y finalmente   en la siguiente imagen podemos ver el esquema donde se aprecian claramente las resistencias de 50ohm para los leds   y las de 10 K para los pulsadores

 

arduino

 

Según la configuración ya decidida  para gestionar el display solo necesitamos mapear  cada combinación  de segmentos asociado a cada numero que queramos representar  ,  y por medio delos pulsadores incrementamos o decrementamos una unidas representando el siguiente o el anterior digito respectivamente

Como en muchos otros casos ,es de señalar que debemos controlar los rebotes en las pulsaciones para lo cual leeremos varias veces el valor de la entrada hasta asegurarnos que el valor esta estables.

 

El código arduino es bien sencillo

 

//definiciones de segmentos con las primeras pines digitales puerto A

const int a = 2;
const int b = 3;
const int c = 4;
const int d = 5;
const int e = 6;
const int f = 7;
const int g = 8;

//Definición de pines de entrada para los pulsadores
const int botonIncremento = 9;
const int botonDecremento = 10;

//valor para controlar los antirrebotes

const int tiempoAntirebote = 10;

//Al encender parece este numero

int cuenta = 0;  
int estadoBotonIncremento;
int estadoBotonAnteriorIncremento;
int estadoBotonDecremento;
int estadoBotonAnteriorDecremento;

boolean antirebote(int pin) {
int contador = 0;
boolean estado;
boolean estadoAnterior;

do {
estado = digitalRead(pin);
if(estado != estadoAnterior) {
contador = 0;
estadoAnterior = estado;

}
else {
contador = contador + 1;
}
delay(1);
} while(contador < tiempoAntirebote);

return estado;

}

void actualizarNumero() {
switch(cuenta) {
case 0:     // digito 1
digitalWrite(a, HIGH);
digitalWrite(b, HIGH);
digitalWrite(c, HIGH);
digitalWrite(d, HIGH);
digitalWrite(e, HIGH);
digitalWrite(f, HIGH);
digitalWrite(g, LOW);
break;

case 1:// valor 2

digitalWrite(a, LOW);
digitalWrite(b, HIGH);
digitalWrite(c, HIGH);
digitalWrite(d, LOW);
digitalWrite(e, LOW);
digitalWrite(f, LOW);
digitalWrite(g, LOW);
break;
case 2:
digitalWrite(a, HIGH);
digitalWrite(b, HIGH);
digitalWrite(c, LOW);
digitalWrite(d, HIGH);
digitalWrite(e, HIGH);
digitalWrite(f, LOW);
digitalWrite(g, HIGH);
break;
case 3: //digito 3
digitalWrite(a, HIGH);
digitalWrite(b, HIGH);
digitalWrite(c, HIGH);
digitalWrite(d, HIGH);
digitalWrite(e, LOW);
digitalWrite(f, LOW);
digitalWrite(g, HIGH);
break;
case 4://digito 4
digitalWrite(a, LOW);
digitalWrite(b, HIGH);
digitalWrite(c, HIGH);
digitalWrite(d, LOW);
digitalWrite(e, LOW);
digitalWrite(f, HIGH);
digitalWrite(g, HIGH);
break;
case 5: //digito 5
digitalWrite(a, HIGH);
digitalWrite(b, LOW);
digitalWrite(c, HIGH);
digitalWrite(d, HIGH);
digitalWrite(e, LOW);
digitalWrite(f, HIGH);
digitalWrite(g, HIGH);
break;
case 6: //digito 6
digitalWrite(a, HIGH);
digitalWrite(b, LOW);
digitalWrite(c, HIGH);
digitalWrite(d, HIGH);
digitalWrite(e, HIGH);
digitalWrite(f, HIGH);
digitalWrite(g, HIGH);
break;
case 7: //digito 7
digitalWrite(a, HIGH);
digitalWrite(b, HIGH);
digitalWrite(c, HIGH);
digitalWrite(d, LOW);
digitalWrite(e, LOW);
digitalWrite(f, LOW);
digitalWrite(g, LOW);
break;
case 8: //digito 8
digitalWrite(a, HIGH);
digitalWrite(b, HIGH);
digitalWrite(c, HIGH);
digitalWrite(d, HIGH);
digitalWrite(e, HIGH);
digitalWrite(f, HIGH);
digitalWrite(g, HIGH);
break;
case 9: //digito 9
digitalWrite(a, HIGH);
digitalWrite(b, HIGH);
digitalWrite(c, HIGH);
digitalWrite(d, HIGH);
digitalWrite(e, LOW);
digitalWrite(f, HIGH);
digitalWrite(g, HIGH);
break;
}

}

 

//programamos lo 7 primeros pines del puerto A como salida 

//y los dos primeros del puerto B como entrada 
void setup() {
pinMode(a, OUTPUT);
pinMode(b, OUTPUT);
pinMode(c, OUTPUT);
pinMode(d, OUTPUT);
pinMode(e, OUTPUT);
pinMode(f, OUTPUT);
pinMode(g, OUTPUT);
pinMode(botonIncremento, INPUT);
pinMode(botonDecremento, INPUT);
}
void loop() {
estadoBotonIncremento = digitalRead(botonIncremento);
if(estadoBotonIncremento != estadoBotonAnteriorIncremento) {
if(antirebote(botonIncremento)) {
cuenta++;
if(cuenta > 9) {
cuenta = 9;

}
}
}
estadoBotonAnteriorIncremento = estadoBotonIncremento;

estadoBotonDecremento = digitalRead(botonDecremento);

if(estadoBotonDecremento != estadoBotonAnteriorDecremento) {
if(antirebote (botonDecremento)) {
cuenta–;
if(cuenta < 0)

{
cuenta = 0;
}
}
}
estadoBotonAnteriorDecremento = estadoBotonDecremento;

actualizarNumero();
}

 

 

Y finalmente en este vídeo del canal  MFH de youtube  podemos ver el montaje en funcionamiento

 

Interactuar con Netduino via twitter


ThingSpeak™ es un servicio web gratuito muy veterano  y del que hemos  hablado en este blog en numerosas ocasiones   que  permite recopilar y almacenar datos de sensores  conectados a Rasberry Pi, Arduino ,Netduino  entre otros  para enviarlos  hacia  un servicio de datalogger  en la nube.

Asimismo  también sirve para  desarrollar aplicaciones de Internet de las cosas como por ejemplo desencadenar ciertas acciones  ante determinados cambios en las medidas  , tal y como vamos a ver en este caso desencadenando envíos de tweets con  el motivo de la alerta.

 

 

bandwidth close up computer connection

Photo by panumas nikhomkhai on Pexels.com

 

El servicio de web de ThingSpeak es uno de los servicios mas veteranos  en la red proporcionando  aplicaciones que le permiten analizar y visualizar los datos en MATLAB®y luego actuar sobre los cambios en esos  datos desencadenando acciones.

Los datos de los sensores pueden enviarse a ThingSpeak desde  un  Arduino®, Raspberry Pi™, BeagleBone Black  asi como  desde Netduino+  entre otras  plataformas

 

En este post vamos a intentar  ver  cómo se puede enviar un tweet cuando los datos de punto de rocío superan un umbral  usando dos  aplicaciones  como son ThingTweet y React :

  •  ThingTweet  sirve  para vincular una cuenta Twitter® a su cuenta ThingSpeak. Sus dispositivos pueden enviar alertas a través de Twitter utilizando la API de TweetContol. Por ejemplo, puede hacer que un dispositivo tuitee cuando la temperatura de su invernadero disminuya o cuando las baterías de un dispositivo se estén agotando. Los pasos son sencillos : entraremos c en Link Twitter Account para vincular una cuenta de Twitter a su cuenta ThingSpeak y cuando se le pida que autorice a ThingTweet a usar su cuenta ingresaremos el nombre de usuario y contraseña de Twitter marcando la casilla Recordarme para guardar en caché las credenciales de Twitter en su pc  y por supuesto haciendo clic en Autorizar aplicación
  • React funciona con las aplicaciones ThingHTTP, ThingTweet y MATLAB Analysis para realizar acciones cuando los datos del canal cumplen una determinada condición. Por ejemplo se  puede hacer que una aplicación móvil informe su latitud y longitud a un canal ThingSpeak, de modo que cuando su posición esté dentro de una cierta distancia de su casa,  ThingHTTP encienda las luces de su sala.

Como pasos previos para poder usar ambos servicios  se requiere que ya han realizado estos pasos:

  • Crear una cuenta de  Twitter® .
  • Iniciar sesión a su cuenta de MathWorks®   o la cuenta de ThingSpeak™ , o crear una nueva cuenta de MathWorks .
  • Crear un canal como el canal calculados del   punto de rocío.
  • Leer los datos de estación meteorológica( por ejemplo desde una placa Netduino)  en su canal y calcular el punto de rocío como vimos en el post anterior

Nota : En este  ejemplo vamos a  utilizar una medida   intermedia que es calculada en función de la humedad  y temperatura  , pero lógicamente  los desencadenantes se pueden  lanzar desde medidas sencillas   que no requieran un calculo intermedio .

Vincular  la cuenta de Twitter  a ThingSpeak

Para empezar  tenemos que vincular una cuenta de twitter a  nuestra cuenta de thingspeak . Para ello  puede seguir lo siguintes  pasos:

  1. Validese en su cuenta de ThinSpeak
  2. Ir a aplicaciones(Apps) > ThingTweet.
  3. En la página ThingTweet, haga clic en (enlace de cuenta de Twitter (Link Twitter Account ) para vincular su cuenta de Twitter a tu cuenta de ThingSpeak.
  4. Tiene que autorizar el acceso a su cuenta de twitter desde ThingSpeak
  5. Introduzca su nombre de usuario de Twitter y contraseña y haga clic en Autorizar la aplicación.

  6. En la página de autorización , haga clic en volver a ThingTweet(back to ThingSpeak).   Nos avisara de que su cuenta de Twitter está relacionada con ThingSpeak  devolviendonos  el valor del APIKEY   , el cual por cierto podemos fiorzar a cambiar  gracis  al boton  Regenerate API Key.
  7. Si queremos  deshacer este cambio simplemente pulsaremos sobre el botón  desenlazar cuenta  (“Unlink Account”)

Reaccionar al cambio en el punto de rocío

Una vez vinculada   su cuenta de twitter a thingspeak    ya podemos indicar a React que  envie un tweet cada vez que el nivel de punto de rocío supere  un valor va sobre 15ªC , testeando el  canal cada 10 minutos.

Estos son los pasos para hacerlo:

  1. Ir a aplicaciones > react  hacera clic en Reaccionar de nuevo.
  2. Nombre este react por ejemplo como  “Tweet de punto de rocío.”
  3. Defina el tipo numérico.
  4. Ajuste la Frecuencia de la prueba a cada 10 minutos.
  5. Establecer la condición cuando el valor de la humedad en su canal alcanza o supera los 60:
    • Si canal: seleccione el canal de medición de punto de rocío.
    • campo: seleccione 3 (punto de rocío).
    • Para el tipo de condición, seleccione es mayor o igual a.
    • El valor de condición, entre 60 (se refiere a grados Fahrenheit)

    • Ajuste acción en ThingTweet.
    • Entrar en esta cadena en tweet a continuación:
      Turn off that humidifier! It's above 60F
    • Seleccione su cuenta de Twitter con la cuenta de Twitter.
    • En Opciones, elija Ejecutar acción cada vez que la condición se cumple.

    Click Save React.

El tweet se envíara cada vez que el nivel de humedad supere los 15,5ºC o 60 ° F.

Es evidente que esta facilidad de ThingSpeak   ,que sinsisteimo es soportado por un amplio abanico de hardware (como Raspberrry, Arduino o el propio Netduino), tiene una utilidad indudable para infinidad de condiciones  que nos pueden facilitar la vida como por ejemplo  apertura de puertas o ventanas,  temperaturas anómalas , caídas de tensión ,  y un largo etcétera.

Análisis de datos con MathWorks y Netduino


Este ejemplo muestra cómo leer datos de temperatura y humedad de ThingSpeak  ( del canal 12397)  , que recoge datos meteorológicos de un  dispositivo de  Iot que perfectamente  puede ser una placa  Arduino , Raspbery Pi o incluso  un Netduino.
La idea es enviar a los datos de temperatura y humedad en el canal de medición de punto de rocío, y calcular con arreglo a estos  datos el punto de rocío  utilizando ThingSpeak™ para visualizar los resultados en su canal.
El punto de rocío o temperatura de rocío es la más alta temperatura a la que se condensa el vapor de agua contenido en el aire, produciendo rocío, neblina, cualquier tipo de nube o, en caso de que la temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha.

Este ejemplo  requiere que ya han realizado estos pasos:

  • Iniciar sesión a su cuenta de MathWorks®  o en la cuenta de ThingSpeak  o crear una nueva cuenta de MathWorks .
  • Crear un canal como el canal de medición de punto de rocío.

Leer datos de un canal

Leer la temperatura y humedad en el canal público de WeatherStation campos 3 y 4 y escribir los datos en campos 2 y 1, respectivamente, de su canal de medición de punto de rocío. Punto de rocío es calculado y escrito a campo 3.

Para usar el análisis de   MATLAB®  para leer, calcular y escribir los datos siga los siguientes pasos:

  1. Ir a la pestaña de aplicaciones y haga clic en Análisis de MATLAB.
  2. Haga clic en nuevo. Seleccione la plantilla personalizada y haga clic en crear.
  3. En el campo nombre , escriba.Dew Point Calculation
  4. En el campo de código MATLAB, introduzca las siguientes líneas de código.
    1. Guardar la estación pública canal ID y tu ID de canal de medición de punto de rocío a las variables.
      readChId = 12397;
      writeChId = 677;  % replace with your channel number
    2. Guardar su clave de API de escribir en una variable.
      writeKey = 'F6CSCVKX42WFZN9Y'; % Replace with your channel write key

      Para encontrar su canal ID y Write API Key, consulte información del canal en la pestaña de Mis canales .

    3. Leer los últimos 20 puntos de datos de temperatura con las marcas de tiempo y la humedad en el canal público de la estación meteorológica en las variables.
      [temp,time] = thingSpeakRead(readChId,'Fields',4,'NumPoints',20);
      humidity = thingSpeakRead(readChId,'Fields',3,'NumPoints',20);

Calcular el punto de rocío

Agregue el siguiente código MATLAB para calcular el punto de rocío con las lecturas de temperatura y humedad:

  1. Convertir la temperatura de Fahrenheit a Celsius.
    tempC = (5/9)*(temp-32);
  2. Especificar las constantes de vapor de agua () y (presión barométrica). bc
    b = 17.62;
    c = 243.5;
  3. Calcular el punto de rocío en grados Celsius.
    gamma = log(humidity/100) + b*tempC./(c+tempC);
    dewPoint = c*gamma./(b-gamma)
  4. Convertir el resultado a Fahrenheit.
    dewPointF = (dewPoint*1.8) + 32;
  5. Escribir datos en el canal de medición de punto de rocío. Este código entradas todos los datos en una operación e incluye las marcas de hora correcta.
    thingSpeakWrite(writeChId,[temp,humidity,dewPointF],'Fields',[1,2,3],...
    'TimeStamps',time,'Writekey',writeKey);

    El bloque completo de código aparece ahora como:

    % Enter your MATLAB Code below
    readChId = 12397;
    writeChId = ZZZZZ;              % Replace with your channel number
    writeKey = 'XXXXXXXXXXXXXXXX';  % Replace with your channel write key
    [temp,time] = thingSpeakRead(readChId,'Fields',4,'NumPoints',20);
    humidity = thingSpeakRead(readChId,'Fields',3,'NumPoints',20);
    tempC = (5/9)*(temp-32); 
    b = 17.62;
    c = 243.5;
    gamma = log(humidity/100) + b*tempC./(c+tempC);
    dewPoint = c*gamma./(b-gamma)
    dewPointF = (dewPoint*1.8) + 32;
    thingSpeakWrite(writeChId,[temp,humidity,dewPointF],'Fields',[1,2,3],...
    'TimeStamps',time,'Writekey',writeKey);
  6. Haga clic en Guardar y ejecutar para validar y procesar el código.Cualquier error en el código se indica en el campo de salida .
  7. A ver si el código funcionó con éxito, haga clic en su enlace de canal de Medición de punto de rocío en el panel de Información del canal .

El canal de medición de punto de rocío ahora muestra gráficos con datos de un canal de cada campo.

Código del calendario

Utilizaremos  la aplicación TimeControl para programar el cálculo del punto de rocío en el código de analisis MATLAB programando este  para leer los datos de la estación cada 30 minutos y calcular el punto de rocío

Estos son los pasos a seguir:

  1. Desplácese hasta la parte inferior de la página de MATLAB análisis cálculo de punto de rocío. Haga clic en TimeControl para abrir la aplicación MATLAB análisis pre-seleccion en el campo de acciones y el cálculo del punto de rocío como la ejecución de código.
  2. Nombre de su nuevo TimeControl Dew Point TC
  3. Elegir recurrentes en el campo de frecuencia .
  4. Elegir el minuto en el campo de la repetición .
  5. Seleccione 30 en el cada — minutos campo.
  6. Mantener el Tiempo de inicio en el valor predeterminado.
  7. Verificar que la acción es, y el código a ejecutar es el.MATLAB AnalysisDew Point Calculation
  8. Haga clic en Guardar TimeControl

Nota:Configurar un TimeControl para escribir datos en el canal utiliza mensajes disponibles en su cuenta de ThingSpeak. Esta acción puede agotar eventualmente mensajes disponibles, que se traduce en rechazo del canal de alimentación de actualizaciones. Asegúrese de que los datos que escribes a un canal de no se superponen en el dominio del tiempo como hace uso innecesario de los mensajes.

Visualizar medida de punto de rocío

Se puede utilizar la aplicación visualizaciones de MATLAB para visualizar los datos de punto de rocío medido, la temperatura y la humedad de tu canal de medición de punto de rocío. Este ejemplo utiliza la función Mostrar todos los puntos de tres datos en una única visualización.thingSpeakPlot

Ir a aplicaciones > MATLAB visualizacionesy haga clic en nueva para crear una visualización.

Alternativamente, usted puede hacer clic en Visualización de MATLAB en su punto de vista del canal de medición de punto de rocío.

Seleccione la plantilla personalizada y haga clic en crear.

  1. Nombre de la visualización “Punto de rocío.”
  2. Crear variables para su ID de canal de medición de punto de rocío y su clave de API de lectura. Sustituya los valores en el código con tu canal ID y la clave de API de lectura.
    readChId = 677
    readKey = '36LPYCQ19U37ANLE'
  3. Leer datos de los campos de canal y obtener los últimos 100 puntos de datos para:
    • Temperatura: De campo 1
    • Humedad: Del campo 2
    • Punto de Rocío: de campo 3
      [dewPointData,timeStamps] = thingSpeakRead(readChId,'fields',[1,2,3],...
          'NumPoints',100,'ReadKey',readKey);
  4. Parcela los datos x y y las etiquetas, un título y una leyenda.
    thingSpeakPlot(timeStamps,dewPointData,'xlabel','TimeStamps',...
        'ylabel','Measured Values','title','Dew Point Measurement',...
        'Legend',{'Temperature','Humidity','Dew Point'},'grid','on');

    El código se verá similar a este código:

    % Enter your MATLAB code below
    readChId = ZZZZZ              % Your Channel ID                 
    readKey = 'XXXXXXXXXXXXXXXX' %Your Read API Key
    [dewPointData,timeStamps] = thingSpeakRead(readChId,'fields',[1,2,3],...
        'NumPoints',100,'ReadKey',readKey);
        thingSpeakPlot(timeStamps,dewPointData,'xlabel','TimeStamps',...
        'ylabel','Measured Values','title','Dew Point Measurement',...
        'Legend',{'Temperature','Humidity','Dew Point'},'grid','on');
  5. Haga clic en Guardar y ejecutar. Si su código MATLAB no tiene errores, la salida de trama es similar a la trama que se muestra a continuación: